Телемеханика. Телемеханика_4. Конспект лекций для студентов специальности 153 01 07 Информационные технологии и управление в технических системах
 Скачать 1.58 Mb.
|
|
6.2. Комплекс устройств телемеханики для трубопроводного транспорта ТМ-120-1 Комплекс ТМ-120-1 является высшей ступенью иерархического комплекса ТМ-120 и предназначен для управления и контроля объектами магистральных трубопроводов. Такими объектами являются на нефтепроводах насосные, а на газопроводах – компрессорные станции. Комплекс ТМ-120-1 обеспечивает также ретрансляцию командной информации с высшей ступени управления на низшую и известительной информации в обратном направлении. С этой целью осуществляется связь между КП комплекса ТМ-120-1 КП1 (рис. 6.5) и ПУ ком- КП1 ПСИ ТИТ ТС ТИИ М ТР ТУ КП1 ПСИ ТИТ ТС ТИИ М ТР ТУ ПУ2 КП2 КП2 КП2 ТИТ ТС ТУ Каналы связи II уровень системы управления I уровень системы управления П У 1 КП1 ПСИ ТИТ ТС ТИИ М ТР ТУ М М М УВТС Пульт управления ВК Дис петче рск ий щит К ПУ2 ПУ2 Рис. 6.5. Структурная схема комплекса типа ТМ-120 140 144 плекса ТМ-120-2 ПУ2. Последний управляет объектами второго уровня – ли- нейными сооружениями, замерными пунктами и т.п. Комплекс обеспечивает обмен информацией между ПУ и 30 КП. Соедине- ние между ПУ и КП может быть выполнено линиями связи произвольной структуры. Для передачи используются некоммутируемые уплотненные каналы связи с четырехпроводным окончанием и транзитными переприемами. Ско- рость передачи выбирается из ряда 50, 75, 100, 200, 300, 600 бит/с. Количество каналов связи между ПУ и КП — четыре основных и четыре резервных. Под- ключение КП к указанным каналам произвольное. Расстояние между ПУ и КП практически не ограничено. С каждого КП независимо от их числа может быть передана следующая информация: сигнализация о состоянии двухпозиционных объектов (ТС) – до 256 сигналов (32 группы по 8 сигналов в каждой); телеизмерение текущих зна- чений – до 64 параметров (из них от датчиков с токовым выходом – 32, с кодо- вым выходом – 32); телеизмерение интегральных значений – до 8 параметров; статистическая информация – до 512 десятичных разрядов (цифр). Кроме того, каждый КП может ретранслировать телеизмерения с нижестоящей системы те- лемеханики, обслуживающей районное диспетчерское управление магистраль- ных трубопроводов. Число ретранслируемых телеизмерений – до 160. На каждый КП могут быть переданы: команды управления двухпозицион- ными объектами – до 32; кодовые команды телерегулирования – до 8, команда вызова телесигнализации. Кроме того, на каждый КП может быть передано до 128 двухпозиционных команд для ретрансляции на нижестоящую систему те- лемеханики районного диспетчерского управления ТМ-120-2. Комплекс обеспечивает на ПУ ввод в вычислительную машину всей информации, передаваемой с КП, и передачу вырабатываемых машиной команд ТУ. Основная погрешность ТИТ без учета погрешности датчика и выходного прибора составляет при цифровом воспроизведении ±0,6 %, при аналоговом ±1 %. Комплекс состоит (см. рис. 6.5) из приемо-передающего устройства ПУ1, приемопередающих устройств КП1, устройства воспроизведения телесигнали- зации УВТС на ПУ, каналообразующих приборов (модемов) М, пультов ввода статистической информации на КП (ПСИ) и интерфейсных карт для связи с вы- числительным комплексом (ВК). В комплексе используется кодово-импульсный метод передачи сигналов с временным разделением информационных каналов. Режим работы задается че- рез БРР устройства ПУ (рис. 6.6) одновременной выдачей на все модемы (М1– Мn), т.е. во все каналы связи, кодовых посылок, определяющих функциониро- вание системы. БРР в соответствии с алгоритмом работы осуществляет цикли- ческий вызов ТИТ, вызов в установленное время ТИИ и ПСИ. Время вызова последних определяется программой, заложенной в вычислительной машине, которая связана с БРР с помощью интерфейсных карт (ИК). Для выявления за- явок на передачу телесигнализации БРР периодически осуществляет опрос КП. 145 Команды управления двухпозиционными объектами и кодовые команды выра- батываются либо диспетчером, либо ВМ. Команды поступают в блок задания команд (БЗК) либо от ключей управления, расположенных на пульте диспетче- ра (ПД), либо от ВМ через интерфейсную карту. Правильность передаваемой команды диспетчер контролирует с помощью узла индикации команд (УИК), воспроизводящего команду на пульте диспетчера. Все команды, формируемые диспетчером, вводятся в вычислительную машину. Кроме команд управления двухпозиционными объектами и кодовых команд в БЗК могут быть заданы ад- реса контрольного вызова ТС. ПКП М1 М2 Мn ГТИ УС КД БП БВТС ЩД УПР БРР ИК ВМ БЗК УИК ПД Рис. 6.6. Структурная схема устройства ПУ комплекса ТМ-120-1 В режиме приема информации БРР с помощью переключателя каналов приема (ПКП) подключает узел синхронизации по тактам с инерционным управлением (УС) к одному из модемов (М), образующих каналы обмена ин- формацией между ПУ и КП. Одновременно БРР подключает соответствующий вызванному КП регистр узла памяти рассогласования (УПР). Последний слу- жит для запоминания значений разности фазы между сигналами устройств ПУ и каждого КП. Код значения этой разности поступает в регистр УС, что позво- ляет уменьшить время вхождения в синхронную работу устройств. Узел синхронизации, на который кроме сигналов из канала связи поступа- ют тактовые сигналы от ГТИ, подстраивает фазу тактовых импульсов и осу- ществляет поэлементный прием кода методом стробирования. Кодовая после- довательность с выхода УС поступает на кодер-декодер циклического кода, ра- 146 ботающий в режиме декодирования, блок режима работы и блок памяти. Гене- ратор тактовых импульсов выдает сигналы, тактирующие работу БРР и других блоков устройства. Связи между ГТИ и этими блоками на рис. 6.6 не показаны. Обнаружение ошибок в известительных сообщениях осуществляются ко- дер-декодером, определяющим искажения с помощью циклического кода и контроля по паритету каждого байта. Блок режима работы, принимая с КП ад- рес передаваемого сообщения, сличает его с адресом вызванного сообщения, т.е. осуществляет проверку адреса при информационной обратной связи. При- нимаемые известительные сообщения по мере их поступления, вводятся в БП емкостью на одну группу сообщений. Считывание информации из БП может быть осуществлено в ускоренном темпе. Информация из БП через интер- фейсную карту вводится в ВМ, а телесигнализация состояний, кроме того, по- дается на устройство воспроизведения, которое управляет сигналами на щите диспетчера (ЩД). На рис. 6.7 приведена структурная схема устройства КП. Модем М обеспе- чивает преобразование двоичных сигналов в частотно-модулированные при пе- редаче информации с КП на ПУ и обратное преобразование при приеме сигна- лов из канала связи. Поступающие с ПУ сигналы после модема подаются на узел синхронизации по тактам УС. На последний также поступают импульсы от генератора тактовых импульсов. Узел синхронизации и ГТИ выполняют на КП те же функции, что и на ПУ. Кодер-декодер циклического кода К-Д работает на КП в режиме кодирования информации. Циклическим кодом защищается вся известительная информация, передаваемая с КП. Блок управления передачей ТС обнаруживает изменение состояний двух- позиционных объектов, выдает при этом сигнал «запрос связи» БРР и осу- ществляет передачу ТС по команде от БРР. Вызов ТС с ПУ также осуществля- ется с помощью БУПдТС. Передача ТИТ от токовых и кодовых датчиков осуществляется после вызо- ва с ПУ посредством соответствующих блоков передачи ТИТ: БУПдТИТ (АЦП) и БУПдТИТ (К). Первый содержит аналого-цифровой преобразователь. Токовые датчики коммутируются коммутатором КДТ, кодовые датчики – ком- мутатором КДЖ. Передача ТИИ осуществляется по вызову с помощью блока управления передачей БУПдТИИ, который включает в себя также интеграторы, суммиру- ющие импульсы от числоимпульсных датчиков. Передача цифровой производственно-статистической информации осу- ществляется от пульта ввода (ПВ) с помощью БУПдПСИ. Команды ТУ и КК принимаются соответственно блоками БУПрТУ и БУПрКК. Эти команды защищаются методом повторения с решающей обрат- ной связью (после правильного приема командной информации с КП на ПУ по- сылается квитанция). Блок режима работы КП связан с устройством ПУ комплекса ТМ-120-2. Как указывалось выше, предусмотрены ретрансляция ТИТ и ТС с линейных участков и передача на линейные участки команд ТУ. 147 БРР БУП Д ТС БУП Д ТИТ (АЦП) БУП Д ТИТ (К) БУП Д ТИИ БУП Д ПСИ Устройство ПУ линейного участка БУП Р КК БУП Р ТУ КДТ КДК ПВ КД М УС ГТИ Ис пол ни - тел ьные ме ха низмы Регуля -торы Д атч ики ТС Токовые да тчи ки Т ИТ К одо вые да тчи ки Т ИТ Д атч ики ТИИ Рис. 6.7. Структурная схема устройства КП комплекса ТМ-120-1 Остановимся более подробно на способах передачи и защиты служебных команд и различных видов информации. Вызов известительной информации (ТИТ, ТИИ, ПСИ, ТС), а также опрос наличия информации на КП осуществля- ются четырехбайтовой кодовой посылкой (рис. 6.8, а). В первом байте переда- ется код синхронизации (КС), предназначенный для предварительной под- стройки генераторов устройств КП. Синхронизация генераторов продолжается также во время передачи трех последующих байтов. Во втором байте три пер- вых бита отведены для кода начала (КН), а остальные – для адреса КП в двоич- ном коде АП. Максимальное число адресов равно 30 (две кодовые комбинации не используются). Третий байт содержит четыре бита функционального адреса и четыре бита номера группы. Максимальное число как функциональных адре- сов, так и номеров групп равно 16. В четвертом байте также передается синхро- код. 148 Структура передачи команд управления двухпозиционными объектами и кодовых команд приведена на рис. 6.8, б. Первые три байта по своей структуре аналогичны вызову известительной информации. В четвертом байте вместо ко- да синхронизации передается позиционный код объекта ТУ в группе или зна- чение кодовой команды (уставки) в двоичном коде. Через выдержку времени передача команды повторяется. В случае совпа- дения команд с КП передается сигнал решающей обратной связи в виде двух байтов: синхрокода и адреса КП (рис. 6.8, в). Таким образом, передача команд кроме паритета защищается методом повторения. В ответ на вызов известительной информации с КП возвращается адрес, состоящий из трех байтов, и одна группа информационного сообщения ТИТ, ТИИ или ПСИ (рис. 6.8, г). В первом байте передается синхронизирующий код, во втором – код начала и номер контролируемого пункта, в третьем – функцио- нальный адрес и номер группы. Длина группы может изменяться от одного до 16 байтов. Группа заканчивается байтом «конец», за которым следует защита циклического кода (ЗЦК). Каждый байт передаваемых сигналов защищается по паритету. Байт «конца» в отличие от других сообщений, защищаемых на нечет- ное число единиц, дополняется в девятом разряде до четности. На рис. 6.8, д приведена кодовая посылка передачи ТС. При опросе требований на передачу ТС с ПУ посылается функциональный адрес «опрос требований» (ФАОТ). Если на КП отсутствуют заявки на переда- чу информации, устройство КП посылает обратно ФАОТ. При наличии заявки с КП посылается функциональный адрес «запрос требований» (ФАЗТ). Кодовые посылки передачи этих функциональных адресов с КП приведены на рис. 6.8, е. а б КС КН, АП ФА, НГ КС КС КН, АП ФА, НГ ТУ(КК) КС КН, АП ФА, НГ ТУ(КК) Передача с ПУ Передача с КП в КС КН, АП г КС КН, АП ФА, НГ ИНФ ИНФ Конец ЗЦК д КС КН, АП ФА, НГ ТС Конец ЗЦК е КС КН, АП ФА Рис. 6.8. Структура сигналов в комплексе ТМ-120-1: а – вызов ТИТ, ТИИ, ПСИ, ТС; опрос требований, запрос требования; б – передача ТУ и КК; в – квитанция о приеме ТУ и КК; г – передача ТИТ, ТИИ, ПСИ; д – квитанция о приеме ТУ и КК; г – передача ТИТ, ТИИ, ПСИ; д – передача ТС; е – передача сигналов функциональных адресов (ФАОТ и ФАЗТ) 149 Схема алгоритма работы устройства ПУ в части реализации дисциплины передачи по видам информации приведена на рис. 6.9. После включения питания комплекс начинает работать в режиме цикличе- ского вызова и приема ТИТ. На ПУ формируется адрес КП АП, функциональ- ный адрес ТИТ (ФАТИТ) и посылается вызов первой группы. Затем устройство ПУ переходит в режим приёма информации с КП. Правильность принимаемой информации проверяется циклическим кодом и по паритету. Если информация принята правильно и группа не последняя, то переключается номер группы и устройство ПУ аналогично вызывает и принимает остальные группы ТИТ. Ко- гда принята последняя группа, устройство ПУ при работе в режиме передачи известительной; переходит к опросу требований (ОТ) на передачу ТС. Если же идет передача информации со всех КП, то происходит переключение адреса пункта (АП) и осуществляется циклическая передача ТИТ со следующего КП. После приема ТИТ со всех КП устройство ПУ приступает к опросу требований на передачу ТС. Опрос требований осуществляется передачей на контролируемый пункт АП и ФАОТ. При отсутствии заявок, как указывалось выше, КП отвечает ФАОТ, а при наличии – АЗТ. Правильность информации проверяется по пари- тету. При приходе ФАЗТ с ПУ на КП осуществляется обратная передача его же. После этого устройство приступает к приему группы информации ТС. Прием информации осуществляется аналогично приему ТИТ с той лишь разницей, что после правильного приема информации устройство сразу переходит к опросу требований с того же КП. При неправильном приеме информации устройство ПУ вновь передает на КП ФАЗТ. Если три раза подряд принимаемая информация искажена, то осу- ществляется сигнализация неисправности данного КП и устройство ПУ пере- ходит к опросу следующего КП. На обобщенной блок-схеме алгоритма послед- нее не показано. Это относится также к проверке приема других видов инфор- мации и служебных сигналов. Если при повторном опросе КП (после приема группы ТС) вместо ФАЗТ поступает ФАОТ, т.е. запрос требований отсутствует, то осуществляются пере- ключение адреса пункта и переход к опросу следующего КП. При отсутствии заявки на передачу информации с последнего КП устройство проверяет нали- чие заявок на передачу с ПУ. Если последних нет, то устройство возвращается к вызову и приему ТИТ. При наличии заявки на передачу определяется ее вид. Передача ТУ и КК осуществляется аналогично – формируются соответствующий адрес и команда, и производится их передача с защитой повторением и по паритету. После этого устройство ПУ приступает к приему квитанции с КП о поступлении команды. Если квитанция пришла за время t D , устройство переходит к опросу требова- ний на передачу ТС. Если квитанция не пришла, то устройство вновь передает команду по приведенному алгоритму. После трехкратного повторения передачи команды без поступления квитанции выдается сигнал неисправности данного КП. D Рис. 6.9. Обобщенная схема алгоритма функционирования устройства пункта управления ТМ-120-1 150 151 На схеме алгоритма последнее не показано. При вызове ПСИ и ТИИ также формируется соответствующий адрес, и устройство ПУ осуществляет вызов информации аналогично вызову ТИТ. По- сле этого устройство функционирует по описанному алгоритму. При вызове ТС формируется функциональный адрес вызова ТС. Далее аналогично вызову ТИТ осуществляется вызов первой группы ТС. При полу- чении указанного сигнала устройство КП взводит триггеры наличия информа- ции во всех группах ТС и начинает передавать первую группу ТС. После прие- ма первой группы ТС устройство ПУ переходит в режим опроса наличия тре- бований ТС. Опрашиваются все КП, начиная с первого. При этом, кроме ТС, с вызванного КП будут переданы все изменения состояния объектов. Блок-схема алгоритма работы устройства КП в части реализации дисци- плины передачи по видам информации приведена на рис. 6.10. Работа КП начинается с приема кода синхронизации (КС) и адреса пункта (АП). Проверя- ется совпадение присланного с ПУ адреса с номером данного КП. Если они совпали, то начинается прием следующего байта сообщения. Если нет, то устройство КП через задержку, определяемую малым циклом работы, возвра- щается в исходное состояние. Далее последовательно принимаются функциональный адрес и номер груп- пы, а затем, при передаче функциональных адресов ТУ и КК, код команды. Каждый байт проверяется по паритету. Если имеются искажения, то устройство через указанную выше задержку возвращается в исходное состояние. Затем по функциональному адресу определяется, не предназначены ли ко- манды ТУ для управления линейными сооружениями трубопровода. Если команды не должны быть ретранслированы на линейные сооружения, выясня- ется – идет ли первый или второй цикл передачи. При первом цикле устройство возвращается в исходное состояние и начи- нает по описанному выше алгоритму принимать повторную передачу команды. При втором цикле выполняется проверка всей команды методом повторения. Если команда принята верно, то при ТУ выходное реле включает исполнитель- ный механизм, а кодовая команда выдается на соответствующий регулятор. После этого устройство КП формирует и передает квитанцию о приеме ТУ или КК. Если коды не совпали, то устройство возвращается в исходное состояние. При поступлении команды для ретрансляции на линейные сооружения ее код выдается в устройство ПУ комплекса ТМ-120-2, где осуществляется про- верка команды методом повторения (на рис. 6.10 это показано пунктиром). При положительных результатах проверки устройство ПУ ТМ-120-2 выдает в устройство КП ТМ-120-1 сигнал для формирования и передачи квитанции, при отрицательных результатах – сигнал для возвращения в исходное состояние. Если с ПУ передается не ТУ или КК, то определяется, является ли приня- тый функциональный адрес опросом требований. ФАОТ квитанцией с ПУ о приеме телесигнализации. Если да, то осуществляется квитирование передан- ной группы, а затем проверяется наличие ТС. Если нет, то сразу проверяется наличие заявки на передачу. При наличии заявки на ПУ передаются АП и Рис. 6.10. Обобщенная схема алгоритма функционирования устройства контролируемого пункта ТМ-120-1 152 153 ФАЗТ, при отсутствии – АП и ФАОТ, после чего схема приходит в исходное состояние. При приходе функционального адреса «запрос требований» устройство КП выявляет старшую по приоритету группу из всех групп ТС, выставивших заяв- ку на передачу, и передает ее в канал связи, сопровождая АП и ФАЗТ. Вся пе- редаваемая информация защищается циклическим кодом. Если пришел функциональный адрес вызова ТС (ФАВТС), то осуществля- ются взвод триггеров наличия информации всех групп и передача первой груп- пы ТС, сопровождаемой АП и ФАЗТ. Все остальные группы будут передавать- ся согласно их приоритету при поступлении с ПУ ФАЗТ. Передача ТИТ, ДНИ, ПСИ осуществляется с КП при принятии КП соответ- ствующего функционального адреса. Передача каждого вида информации со- провождается АП и своим функциональным адресом. После последнего ин- формационного байта передается «конец сообщения», а затем девять разрядов защиты циклического кода Ц. На рис. 6.11 приведена диаграмма обмена сигналами между устройствами ПУ и КП. При опросе требований (рис. 6.11,б) на первом КП заявки отсутству- ют, со второго КП передается заявка на передачу, а затем группа сообщений. Конструктивно комплекс ТМ-120-1 выполняется в напольных шкафах УТК. В шкафах устройств ПУ и КП устанавливаются сервисные устройства, позволяющие контролировать работу устройств и облегчающие выявление не- исправных блоков и узлов. В шкафу УВТС контрольная панель отсутствует. Модемы поставляются отдельно в настенных кожухах УТК. 154 Рис. 6.11. Диаграмма обмена сигналами между ПУ и КП ТМ-120-1 а – вызов и прием известительных сообщений ТИТ, ТИИ, ПСИ; б – опрос тре- бований и прием сообщения ТС; в – контрольный вызов и прием сообщений ТС; г – передача ТУ и КК 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 18 19 20 21 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 1 2 3 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 Адрес Адрес 1 с ФАОТ Адрес1 с ФАЗТС Адрес 1 и команда Адрес Группа сообщений Защита С ПУ С КП Адрес 2 с ФАОТ Адрес 2 с ФАЗТ Адрес 1 с ФАОТ Адрес 2 с ФАЗТ Адрес 2 с ФАЗТ Защита 8ТС С ПУ С КП Адрес 1 с ФАОТ Адрес 1 с ФАЗТ Адрес 1 с ФАЗТ Защита (1-я группа) 8ТС Адрес 1 с ФАЗТ Адрес 1 с ФАЗТ Защита (2-я группа) 8ТС Адрес 1 и команда Адрес 1 (квитанция) а б в С ПУ С КП С ПУ С КП г |